Математическая модель формирования интегральной оценки надежности автоматизированной системы управления на стадии проектирования

Темой исследования являются большие системы водного транспорта, в частности порты, судоходные компании, судостроительные и судоремонтные предприятия, логистические центры, шлюзованные судоходные каналы, регулируемые внутренние водные пути, которые как объекты автоматизированного управления предъявляют следующие требования к его надежности: обеспечение на необходимом уровне безопасности и надежности отдельных технических узлов и подсистем и информационных потоков, циркулирующих в человеко-машинном контуре управления в условиях нарастающей цифровизации транспорта (аналогичное требование должно быть установлено для разрабатываемого программного обеспечения); использование облачных технологий хранения больших данных, что требует учета на стадии проектирования защитных мероприятий как технического, так и алгоритмического характера; разработка на стадии проектирования методики обобщенной интегрированной прогнозной оценки надежности АСУ как основы рассмотрения альтернативных вариантов ее структуры и состава ввиду функциональной разнородности широкого спектра технических устройств, входящих как в субъект, так и в объект управления. Отмечается, что при этом должна быть учтена высокая подверженность объектов воднотранспортной системы многообразным рискам и уязвимостям, как сезонным, так и постоянно действующим (тем самым определяется актуальность разработки метода построения интегральной оценки надежности АСУ для объектов водного транспорта как цели исследования). В рамках общей задачи предлагается решение следующих вопросов: определение размерности и структуры интегрального показателя; включение качественно описываемых уязвимостей, имманентно присущих объекту управления и контуру управления; построение математической модели функционирования проектируемой АСУ; построение на этой основе имитационной модели управления с целью анализа «узких мест», в наибольшей степени влияющих на ухудшение оценки; использование теоретико-вероятностной методики активного управления рисками на стадии рассмотрения альтернативных вариантов отдельных частей проекта. Методологическую основу исследования составляют общие положения прикладной теории вероятностей, теория планирования эксперимента на имитационной модели, оптимизация проектного показателя надежности средствами математического программирования. Результатом работы является метод построения интегрального показателя проектной надежности контура автоматизированного управления для больших систем водного транспорта, агрегирующего вероятности проявления разнородных уязвимостей технических узлов, информационных уязвимостей в точках выхода в облачную среду и потенциальных ошибок в программном обеспечении.

1. Химмельблау Д. М. Прикладное нелинейное программирование / Д. М. Химмельблау. — М.: Мир, 1975. — 536 с.

2. Гасников А. В. Современные численные методы оптимизации. Метод градиентного спуска / А. В. Гасников. — М.: МЦНМО, 2021. — 272 с.

3. Ястребов И. М. Управление рисками при разработке программного обеспечения в области защиты информации / И. М. Ястребов // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. — 2023. — Т. 15. — № 6. — С. 1105–1114. DOI: 10.21821/2309-5180-2023-15-6-1105-1114. — EDN ULIUUE.

4. Дал У. Структурное программирование / У. Дал, Э. Дейкстра, К. Хоор. — М.: Мир, 1975. — 247 с.

5. Голоскоков К. П. Моделирование транспортно-технологических процессов в автоматизированных системах / К. П. Голоскоков, Н. Б. Глебов, А. А. Астапкович // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. — 2024. — Т. 16. — № 1. — С. 154–162. DOI: 10.21821/2309-5180-2024-16-1-154-162. — EDN NHWYWB.

6. Голоскоков К. П. Определение оптимального периода контроля вычислений в комплексах программ автоматизированных систем управления / К. П. Голоскоков, В. В. Коротков, А. А. Астапкович // Вестник государственного университета морского и речного флота им. адмирала С. О. Макарова. — 2023. — Т. 15. — № 5. — С. 885–892. DOI: 10.21821/2309-5180-2023-15-5-885-892. — EDN DYDCRJ.

7. Стрелавина О. Д. Повышение надежности программного обеспечения для распределенных систем управления / О. Д. Стрелавина, С. Н. Ефимов, В. А. Терсков, М. А. Лихарев // Сибирский аэрокосмический журнал. — 2021. — Т. 22. — № 3. — С. 459–467. DOI: 10.31772/2712-8970-2021-22-3-459-467. — EDN COQXMM.

8. Найханова Л. В. Расчет сложности программного продукта методом функциональных точек / Л. В. Найханова, С. В. Дамбаева, М. А. Пыкин // Научные исследования. — 2017. — Т. 1. — № 6(17). — С. 12–16. — EDN YPMQOX.

9. Гуз И. Д. Анализ эксплуатационной надежности оборудования систем хранения данных / И. Д. Гуз, В. А. Острейковский // Вестник кибернетики. — 2019. — № 3(35). — С. 35–42. DOI: 10.34822/1999-7604-2019-3-35-42. — EDN ZNASNT.

10. Звонарева А. А. Основные аспекты надежности программного обеспечения систем управления / А. А. Звонарева, А. О. Толоконский // Вестник Национального исследовательского ядерного университета “МИФИ”. — 2021. — Т. 10. — № 5. — С. 429–435. DOI: 10.1134/S2304487X21050126. — EDN HZYDBT.

11. Михалевич И. Ф. Концептуальные проблемы транспортной безопасности водных интеллектуальных транспортных систем / И. Ф. Михалевич // Надежность. — 2024. — Т. 24. — № 2. — С. 72–87. DOI: 10.21683/1729-2646-2024-24-2-72-87. — EDN CNEDVC.

12. Нетес В. А. Типичные недостатки в публикациях по надежности / В. А. Нетес // Надежность. — 2025. — Т. 25. — № 1. — С. 40–45. DOI: 10.21683/1729-2646-2025-25-1-40-45. — EDN DVKYBN.

13. Гладких Т. Д. Модель надежности автоматизированной системы управления технологическим процессом / Т. Д. Гладких // Современные наукоемкие технологии. — 2023. — № 2. — С. 30–35. DOI: 10.17513/snt.39520. — EDN LDBRSQ.